銅制品表面仿大理石熱著色工藝

張道權，王義剛，朱軍岷，朱炳仁

（1.杭州金星銅工程有限公司，浙江 杭州 311100；2.杭州朱炳仁文化藝術有限公司，浙江 杭州 311100）

金屬表面熱著色技術自國外引進以來，近幾年在我國的銅鑄造行業和銅制品行業得到了快速推廣和發展，逐漸成為行業的主流著色技術[1-3]。表面熱著色處理技術通常是指對金屬材質(主要是銅及銅合金)的制品進行邊加熱邊化學著色的技術。其操作流程為：利用液化氣噴火槍火焰加熱銅制品表面到一定溫度，再用噴壺或毛刷、毛筆等工具將化學著色溶液均勻噴涂或涂刷、點刷、點蘸在銅制品表面，同時均勻加熱其表面，并觀察顏色變化直至出現一定氧化膜著色層或花紋著色層，然后用軟海綿蘸清水輕輕擦去表面浮灰，最后吹干或烘干。銅制品表面經過熱著色技術處理獲得的氧化膜不僅色彩豐富、艷麗，膜層結合力良好，顏色包漿性能優良，藝術表現力強，而且耐蝕性、抗氧化性和裝飾性優良。

本文以常規銅制品作為素材，通過化學著色藥劑和著色方式的設計，介紹銅制品表面制作仿大理石熱著色的工藝。

1 仿大理石熱著色工藝

采用常規黃銅(H62以上)或紫銅制品作為基材。

工藝流程為：預處理→水洗→著底色→水洗→仿大理石紋熱著色→水洗→后處理。

1.1 表面預處理

對銅制品表面進行預處理是必須的，也是非常重要的。表面上的毛刺、砂眼、氣泡、焊疤、劃痕、氧化皮以及其他宏觀缺陷如果不消除或處理不好，會導致氧化膜著色不均勻、與基材結合力不好、著色效果不佳等問題。一般前處理包括打磨、拋光、噴砂等機械加工，以及除油和酸洗。提高銅制品表面的平整度和清潔度，以及降低粗糙度，可以為取得良好的表面著色效果打下基礎，也為后續獲得良好的包漿效果和結合力好的著色層提供有利的條件和保障[4]。

一般采用常規手持式打磨機或磨光機進行機械打磨或拋光，主要針對工件表面有焊疤、劃痕、毛刺、砂眼等需要打磨拋光才能去除的場合。噴砂、酸洗則主要針對工件表面的舊氧化層、輕度油污或雜質，快速有效且基本不受工件形狀影響。噴砂采用常規工藝，介質為200 ～ 250目的石英砂，壓力以0.3 ～ 0.6 MPa為宜。酸洗采用由100 ～ 120 mL/L濃硫酸、30 ～ 50 mL/L濃鹽酸、6 ～ 9 g/L尿素和0.8 ～ 1.2 mL/L OP-10乳化劑組成的酸洗液，通常在常溫浸泡3 ～ 5 min，再用清水沖洗干凈。根據工件表面狀況可選擇單一或組合的預處理工藝，最終在著色前都需用常規塑料絲百潔擦片在流水下進行整體的人工打磨，以獲得均一的清潔度和粗糙度。

1.2 著底色

采用5 ～ 20 g/L硫化鉀水溶液或8 ～ 20 g/L硝酸鐵水溶液在銅制品表面制作底色，或采用常規銅常溫化學發黑劑制作底色，還可以用配制的黑色化學著色漿來制作底色[5]。然后用塑料絲百潔擦片或軟海綿在流水情況下輕輕擦去表面浮灰和表面部分著色層，清除沒有結合力或結合力弱的氧化膜著色層，留下結合力好的氧化膜著色層作為底色，接著用清水將表面沖洗干凈。

本文采用黑色化學著色漿來制作底色，其組成為：氧化鐵紅(＞400目)3.0 ～ 5.0 g/L，氧化鐵黃(＞400目)3.0 ～ 5.0 g/L，酞菁藍(＞400目)1.0 ～ 2.0 g/L，聚乙二醇(相對分子質量6 000)0.2 ～ 0.5 g/L，附著增進劑0.2 ～ 0.6 g/L。將上述化學著色漿適當研磨并用200目濾袋過濾，再用水稀釋2～ 4倍后使用。

制作底色的目的在于為后續制作表面仿大理石效果打下顏色基礎，提高仿大理石紋肌理的顏色背襯、顏色層次感和顏色立體感。另外為了不影響后續表面仿大理石紋氧化膜著色層與基材之間的結合力，底色層的氧化膜著色層可以比常規單一著色層稍微薄一些。

1.3 仿大理石花紋熱著色工藝

仿大理石花紋熱著色工藝直接牽涉到銅制品表面仿大理石紋肌理的形成，是最重要和最關鍵的工序。這個工序主要涉及仿大理石花紋化學著色液和著色工藝這兩個方面。

1.3.1 著色液的配制

仿大理石花紋著色液的配比為：0 ～ 10質量份的硝酸鐵，5 ～ 20質量份的硝酸銅，0 ～ 5質量份的硝酸銀，2 ～ 5質量份的氯化銅，5 ～ 10質量份的鈦白粉，10 ～ 20質量份的彩色顏料(≥400目)，1 000質量份的水。攪拌均勻后經過200目濾袋過濾即得化學著色液[5]。使用時用水稀釋1 ～ 2倍。

配液中所用白色顏料采用耐溫耐候性強和遮蓋力好的金紅石型鈦白粉，利用其良好的遮蓋力來提高彩色顏料的顯色和襯色效果。彩色顏料選用細度不小于400目的耐溫、耐候、耐變色性能俱佳的鈷藍、鈷綠、鈦鎳黃等陶瓷釉料或氧化鐵紅、氧化鐵黃等常規顏料。上述配方中既有溶于水且對銅具有氧化作用的硝酸鐵、硝酸銅、硝酸銀等化學原料，又有溶于水且對銅具有一定腐蝕作用的氯化銅原料。它們的搭配使用一方面可以顯著增強不溶于水且不與銅反應的鈦白粉和彩色顏料在銅制品表面的附著力，從而提高彩色顏料著色層與銅制品表面的結合力，另一方面又可以提升著色層的包漿質感。

1.3.2 著色工藝

著色工具和著色方式的選擇以及著色溫度的控制對著色紋肌理的形成有最直接的影響。

首先是著色工具的選擇，包括各類大小不等的毛筆、毛刷等。一般大工件可選擇大一些的毛筆或毛刷，小工件則選擇小一些的。采用不同的著色工具會得到不同的著色紋肌理，從而呈現不同的仿大理石紋著色效果。

其次是著色方式的確定。除制作底色外，一般不采用噴涂或均勻刷涂的方式來獲得均一的著色氧化膜。采用不同的著色方式(如刷涂、點蘸等)，再加上刷涂或點蘸的隨機性、規律性、疏密程度等的變化，可得到完全不同的表面著色紋肌理和仿大理石紋著色效果。

再次，銅制品表面溫度的控制也很重要，過低或過高都會導致著色氧化膜結合力不好，過高還會導致氧化膜變色。一般溫度的控制應以著色液在其表面快速揮發而不流淌、不流掛為佳。根據著色液耐溫性，著色時的溫度一般控制在120 ～ 200 °C。

還有，采用不同顏料配制的化學著色液以及著色手法，既可以得到同一顏色的仿大理石紋肌理效果，又可以獲得不同顏色相互交錯、搭接或相互滲透的仿大理石著色紋肌理效果。不同顏色的著色液一般遵循按顏料耐溫性從高到低的順序依次著色。如果采用耐溫性比較好的陶瓷釉料和無機顏料，也可以根據著色效果進行交替著色。

最后，還需根據表面整體著色紋肌理效果進行相應的補充或修色，整體效果滿意后用毛刷蘸清水將表面的浮灰清理干凈。

1.3.3 后處理

著色后處理包括干燥以及用石蠟或涂料封閉。干燥一般用液化氣噴火槍低溫加熱烘干或用空氣噴槍吹干。用石蠟封閉時采用毛刷蘸一些石蠟刷涂在加過溫(通常50 ～ 70 °C)的工件表面，并在其完全冷卻至常溫后用干凈毛巾擦拭至透亮。清漆或透明色漆封閉通常采用綜合性能較好的丙烯酸類或氟碳改性類雙組分涂料，采用噴涂的方式上漆后放入80 ～ 150 °C烘房中烘烤1 ～ 3 h。噴涂時工件應處于室溫狀態，干膜厚度約為15 ～ 25 μm。著色后處理還包括根據銅制品結構對個別部位(比如馬腳、馬尾、牛角等)進行拋光、拋亮，進一步提高其顏色的層次感。

后處理一方面可以封閉氧化膜著色層，提高其耐蝕性和抗氧化變色性能；另一方面又可以提高氧化膜著色層的光澤，獲得溫潤光亮和通透的著色效果，進一步提升顏色的層次，令制品表面的顏色有一種從內部自然透出來的包漿效果。

2 仿大理石紋熱著色銅工藝制品鑒賞

從圖1可見，采用本工藝制作的銅制品表面大理石紋肌理清晰逼真，包漿效果非常好。

圖1 銅工藝制品仿大理石紋熱著色樣品Figure 1 Samples of copper crafts with imitation marble textures

3 結語

通過不同的顏色搭配和不同的著色方式，表面著色層的顏色既可以單一，又可以很豐富，而且不同著色層之間能夠相互滲透、交融，從而呈現風格迥異的具有大理石般藝術裝飾的效果。